Как определить количество аминокислот в полипептидной цепи

Определение последовательности аминокислот во фрагменте полипептидной цепи

Работа с таблицей «Генетический код»

Задача 161.
Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК: Ц Ц Т А Г Т Г Т Г А А Ц Ц А Г …, и какой станет последовательность аминокислот, если между шестым и седьмым основаниями вставить тимин?
Решение:
На основе кода участка молекулы ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А — У, Г — Ц), получим (надо быть внимательными и помнить, что в иРНК отсутствует тимин, вместо него становится урацил):

ДНК: Ц Ц Т А Г Т Г Т Г А А Ц Ц А Г
иРНК: Г Г А У Ц А Ц А Ц У У Г Г У Ц

Далее разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны):

Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида — трансляция.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:

глицин — серин — гистидин — лейцин — валин.

Построим последовательность триплетов в иРНК после вствки между шестым и седьмым тимина в участок ДНК, получим:

ДНК: Ц Ц Т А Г Т Т Г Т Г А А Ц Ц А Г
иРНК: Г Г А У Ц А А Ц А Ц У У Г Г У Ц

Разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны), получим:

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:

глицин — серин — треонин — лейцин — глицин.

Таким образом, последовательность аминокислот в исходном полипептиде: глицин — серин — гистидин — лейцин — валин, а в конечном полипептиде имеет вид:

глицин — серин — треонин — лейцин — глицин.

Задача 162.
Укажите порядок аминокислот в белке если известно, что иРНК, по которой он строится имеет следующую последовательность нуклеотидов: А-А-А-Ц-А-А-Г-У-У-А-Ц-А-Г-А-У-У-У-Ц.
Решение:
Разобьем фрагмент иРНК на триплеты, получим:

иРНК: А-А-А-Ц-А-А-Г-У-У-А-Ц-А-Г-А-У-У-У-Ц
иРНК: ААА-ЦАА-ГУУ-АЦА-ГАУ-УУЦ

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим:

лизин-глутамин-валин-треонин-аспарагиновая кислота-фенилаланин.

Задача 163.
Для выключения работы гена иногда используется так называемая антисмысловая малая регуляторная РНК. Спариваясь с мРНК, она не позволяет рибосомам синтезировать полипептид по этой РНК. Определите, какой олигопептид должна была синтезировать клетка, если бы в нее ввели фрагмент РНК следующего состава:
3`. УЦЦ АЦЦ УГЦ ААЦ ЦГА ЦУГ АУГ ЦУГ. 5`
Решение:
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим:

серин-треонин-цистеин-аспарагин-аргинин-лейцин-метионин-лейцин.

Задача 164.
Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая):
5’ -А-Т-Т-Г-Г-Г-Т-Т-Ц-Г-Ц-А-Т-Г-Ц-Г-Т-Т-Ц-Ц- 3’
3’ -Т-А-А-Ц-Ц-Ц-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Ц-А-А-Г-Г- 5’
Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту (Мет). С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Решение:
Транскрипция — процесс синтеза молекулы иРНК, происходящий в ядре начинается с 3’ конца, поэтому матричная (транскрибируемая) цепь в нашем случае:

На основе кода матричной цепи ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А — У, Г — Ц), получим (надо быть внимательными и помнить, что в иРНК отсутствует тимин, вместо него становится урацил):

ДНК: 3’ -Т-А-А-Ц-Ц-Ц-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Ц-А-А-Г-Г- 5’
иРНК: 5’ -А-У-У-Г-Г-Г-У-У-Ц-Г-Ц-А-У-Г-Ц-Г-У-У-Ц-Ц- 3’

Далее разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны):

Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида — трансляция.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:

изолейцин — глицин — фенилаланин — аланин — цистеин — валин.

Так как с Мет. начинается информативная часть гена, то синтез полипептида начнется с аденина на иРНК или с тимина на ДНК.

Определение количества аминокислот, кодируемое участком фрагмента молекулы ДНК

Задача 165.
Длина фрагмента молекулы ДНК бактерии равняется 106,08 нм сколько аминокислот будет в белке кодируемом данным фрагментом днк?
Решение:
Расстояние между нуклеотидами равно 0,34 нм.
Рассчитаем число нуклеотидов на участке молекулы ДНК бактерии, получим:

N_{(нуклеотид)} = (106,08/0,34) . 2 = 624 нуклеотида.

Так как 1 аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, то число аминокислот, кодируемом данным фрагментом ДНК бактерии равно:

Ответ: 104 аминокислоты в кодируемом белке.

Количество ДНК в ядрах клеток на стадии телофазы первого деления мейоза

Задача 166.
У быка в ядре соматической клетки на стадии профазы митоза содержится 13,68 . 10 -9 мг ДНК. Какое количество ДНК будет в ядрах клеток на стадии телофазы первого деления мейоза?
Решение:
В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.
Митоз имеет четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
Профаза (2n4с) — двойной набор двойных хромосом) = 13,68 . 10 -9 мг ДНК.
В ядре соматической клетки на стадии профазы митоза содержится двойной набор хромосом и каждая хромосома состоит из двух хроматид. Двойной набор хромосом в профазе митоза можно записать так — 2n4с.
Тогда по условию задачи — 2n4с = 13,68 . 10 -9 мг ДНК.
На стадии телофазы первого деления мейоза завершается редукционноое деление. Появляется ядерная оболочка, которая окружает хромосомы. Затем возле ядер появляется перетяжка, которая делит клетку на две части. Образуются две гаплоидные клетки, хромосомный набор можно записать так: n2с.

n2с = 2n4с/2 = 13,68 х 10-9 мг/2 = 6,84 . 10 -9 мг ДНК.

Источник

1. Определение аминокислотного состава белка

Первый этап в определении первичной структуры белков заключается в качественной и количественной оценке аминокислотного состава данного индивидуального белка.

Для определения аминокислотного состава необходимо провести разрушение всех пептидных связей в белке. Анализируемый белок гидролизуют в 6 мол/л НС1 при температуре около 110 °С в течение 24 ч. В результате разрушаются пептидные связи в белке, а в гидролизате присутствуют только свободные аминокислоты

Разделение аминокислот с помощью ионообменной хроматографииСмесь аминокислот, полученных кислотным гидролизом белков, разделяют в колонке с катионообменной смолой.

Количественный анализ полученных фракций.нагреваютотдельные фракции аминокислот с нингидрином, образующим соединение красно-фиолетового цвета. Интенсивность окраски в пробе пропорциональна количеству находящейся в ней аминокислоты.

2. Определение аминокислотной последовательности в белке

Определение N-концевой аминокислоты в белке и последовательности аминокислот в олигопептидах

Изучение первичной структуры белков имеет важное общебиологическое и медицинское значение. Изучая порядок чередования аминокислотных остатков в индивидуальных, можно выявить общие фундаментальные закономерности формирования пространственной структуры белков.многие генетические болезни — результат нарушения в аминокислотной последовательности белков. Информация о первичной структуре нормального и мутантного белка может быть полезна для диагностики и прогнозирования развития заболевания.

Установление первичной структуры белков включает 2 основных этапа:

определение аминокислотного состава изучаемого белка;

аминокислотной последовательности в белке.

Например, при серповидноклеточной анемии в шестом положении β-цепи гемоглобина происходит замена глутаминовой кислоты на валин. Это приводит к синтезу гемоглобина S (HbS) – такого гемоглобина, который в дезоксиформеполимеризуется и образует кристаллы. В результате эритроциты деформируются, приобретают форму серпа, теряют эластичность и при прохождении через капилляры разрушаются. Это в итоге приводит к снижению оксигенации тканей и их некрозу.

Последовательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяет формирование вторичной, третичной и четвертичной структур.

8. Вторичная структура белка–пространственная структура, образующаяся в результате взаимодействий между функциональными группами, входящими в состав пептидного остова.регулярные структуры двух типов: а-спираль и б-структура.

Вторичная структура образуется только при участии водородных связеймежду пептидными группами: атом кислорода одной группы реагирует с атомом водорода второй, одновременно кислород второй пептидной группы связывается с водородом третьей и т.д.

пептидный остов закручивается в виде спирали за счёт образования водородных связей между атомами кислорода карбонильных групп и атомами азота аминогрупп. Водородные связи ориентированы вдоль оси спирали. На один виток а-спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка.

В образовании водородных связей участвуют практически все атомы кислорода и водорода пептидных групп. В результате ?-спираль «стягивается» множеством водородных связей. связи относят к слабых, их количество обеспечивает максимально возможную стабильность ?-спирали. гидрофильность ?-спиралей уменьшается, а их гидрофобность увеличивается.

?-Спиральная структура — наиболее устойчивая конформация пептидного остова, отвечающая минимуму свободной энергии. В результате образования ?-спиралей полипептидная цепь укорачивается.

Радикалы аминокислот находятся на наружной стороне ?-спирали и направлены от пептидного остова в сторонынекоторые из них могут нарушать формирование ?-спирали. К ним относят:

пролин. Его атом азота входит в состав жёсткого кольца, что исключает возможность вращения вокруг -N-CH- связи. Кроме того, у атома азота пролита, образующего пептидную связь с другой аминокислотой, нет атома водорода. В результате пролин не способен образовать водородную связь в данном месте пептидного остова, и ?-спиральная структура нарушается. Обычно в этом месте пептидной цепи возникает петля или изгиб;

участки, где последовательно расположены несколько одинаково заряженных радикалов, между которыми возникают электростатические силы отталкивания;

участки с близко расположенными объёмными радикалами, механически нарушающими формирование ?-спирали, например метионин, триптофан

β-Складчатый слойСтруктура формируется за счёт образования множества водородных связей между атомами пептидных групп линейных областей одной полипептидной цепи, делающей изгибы, или между разными полипептидными цепями, ?-Структура образует фигуру, подобную листу, сложенному «гармошкой» Когда водородные связи образуются между атомами пептидного остова различных полипептидных цепей, их называют межцепочечными связями. Водородные связи, возникающие между линейными участками внутри одной полипептидной цепи, называют внутрицепочечными. В ?-структурах водородные связи расположены перпендикулярно полипептидной цепи.

Если связанные полипептидные цепи направлены противоположно, возникает антипараллельная ?-структура, если же N- и С-концы полипептидных цепей совпадают, образуется структура параллельного ?-складчатог

9. Третичная структура – это укладка полипептидной цепи в глобулу («клубок»). Четкой границы между вторичной и третичной структурами провести нельзя, в основе третичной структуры лежат стерические взаимосвязи между аминокислотами, отстоящими далеко друг от друга в цепи. Благодаря третичной структуре происходит еще более компактное формирование цепи. В стабилизации третичной структуры белка принимают участие:

ковалентные связи(между двумя остаткамицистеина—дисульфидные мостики);

ионные связимежду противоположно заряженными боковыми группами аминокислотных остатков;

гидрофильно-гидрофобныевзаимодействия. При взаимодействии с окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» свернуться так, чтобы неполярные боковые группы аминокислот оказались изолированы от водного раствора; на поверхности молекулы оказываются полярныегидрофильныебоковые группы.

Связь с первичной структурой. Третичная структура в значительной степени предопределенапервичной структурой. Усилия по предсказанию третичной структуры белка основываясь на первичной структуре известна как задачапредсказания структуры белка. Однако, окружающая среда, в которой белок сворачивается существенно определяет конечную форму, но обычно непосредственно не принимается во внимание текущими методами предсказания. Большинство таких методов полагаются на сравнения с уже известными структурами, и таким образом включают окружающую среду косвенно. Супервторичная структура белков. сравнение конформаций разных по структуре и функциям белков выявило наличие у них похожих сочетаний элементов вторичной структуры. Такой специфический порядок формирования вторичных структур называют супервторичной структурой белков.она формируется за счёт межрадикальных взаимодействий. Определённые характерные сочетания а-спиралей и б-структур часто обозначают как «структурные мотивы».

Источник